фото: Нина Падалко

«СТАР – это  не от английского слова «звезда», – поясняет главный конструктор АО «ОДК-СТАР» Сергей Владимирович Остапенко, – наименование предприятия СТАР – это Система Топливопитания Автоматического Регулирования. И это наша основная профессия. Если провести понятную аналогию, достаточно близкую к бытовому применению, то у многих есть автомобили, и они должны заводиться. Так вот это и есть наша зона ответственности: завелись и поехали – это мы». Только в данном случае речь идет об авиационных двигателях.

Продукция предприятия состоит из трех основных компонентов: 1) Механические системы топливопитания: насосы, распределение топлива по коллекторам, его дозирование; 2) Электронный блок - бортовой компьютер, который установлен прямо на двигателе; 3) Программное обеспечение системы управления. То есть получается: механические агрегаты, электронные агрегаты, программное обеспечение - все эти три компонента разрабатываются, серийно производятся на данном предприятии и поставляются на двигателестроительные заводы. Данный вид деятельности, конструкция агрегатов, производство и ремонт сертифицируются Российскими авиационными властями.

Продуктовый ряд наземной тематики: САУ промышленных установок, гидротолкатели для автомобильных двигателей

История завода №33-бис в Перми по производству авиационных карбюраторов началась в 1939 году, и первым изделием предприятия стал карбюратор двигателя АШ-62ИР, который до сих пор эксплуатируется на самолетах Ан-2. С 50-х годов прошлого века началось освоение производства топливорегулирующей аппаратуры для реактивных двигателей, в том числе наземной (станции газоперекачки, электростанции) и морской тематики. С 70-годов освоен выпуск электронных агрегатов.

Агрегаты предприятия поднимали и поднимают в небо самолеты: Ту-134, Ту-154, Ил-62, Ил-76, Ил-96, Ту-204, Ан-140, Ил-114, а также вертолеты Ми-8, Ми-17 и др. Сегодня это предприятие полного цикла производства (проектирование, разработка, изготовление). Причем, само серийное производство также практически полного цикла, начиная с поступления металлов, изготовления корпусов, рычагов, золотников, пружин и других комплектующих, до сборки готовых изделий. И лишь некоторые электромеханические изделия поступают с других предприятий.

Наиболее сложным изделием предприятия является насос-регулятор. Количество деталей в таких агрегатах может достигать 6,5 тысяч. Совместно с электронным блоком управления он управляет запуском двигателя и его работой в полете на различных режимах. Электроника управляет агрегатами, а те посылают необходимую информацию в электронные блоки. По сути, кроме того, что пилот может подать газ или убрать, все остальное управляется автоматически: положения входных направляющих аппаратов, дозирование топлива в камере сгорания, обеспечение безопасности работы двигателя и др. Разработка электронных блоков управления и их серийное производство также полностью выполняются на предприятии. Всё, начиная с производства электронных плат, до сборки систем управления и создания программного обеспечения производится здесь на «ОДК-СТАР».  

Поскольку СТАР входит в ОДК, и является единственным предприятием корпорации, специализирующемся на САУ, то, как только появляется проект разработки нового двигателя, будь то авиационное изделие или наземная тематика, первым, кто претендует на получение работы  по созданию системы управления, это пермское предприятие. Из перспективных работ, которые сейчас на слуху и ведутся на «ОДК-СТАР», это двигатели ПД-14, ПД-35 и ПД-8.

Как известно, двигатель ПД-14 уже сертифицирован Росавиацией с САУ «ОДК-СТАР». Предприятие получило сертификат разработчика, прошла защита конструкции и сертификация автоматики, а также защита производства агрегатов и его сертификация. Начались серийные поставки изделий.

Продолжается работа по валидации сертификата Росавиации в Европейском Агентстве Авиационной Безопасности EASA. Идёт работа как по защите конструкции изделия, так и по сертификации производства. Представители EASA уже приезжали с аудитом производственных площадок.

«Европейское Агентство достаточно требовательно к нам подходит. Из последних требований это подтверждение огнестойкости нашего электронного агрегата. Для того, чтобы подтвердить безопасность нашего агрегата при пожаре, мы сымитировали перегрев агрегата, т.е, грубо говоря, засунули его в печку и сожгли в прямом смысле до отказа. При этом он не выдал ни одной лишней команды на отключение двигателя или какую-то нештатную раскрутку роторов. В принципе, мы успешно провели эти испытания и сейчас передали в EASA все материалы на рассмотрение», –  рассказывает Сергей Остапенко.

Все агрегаты после сборки отправляются на испытательные стенды, где происходит проверка работосособности собранного образца на режимах, приближенных к реальной эксплуатации, снимаются все необходимые характеристики и производится регулировка. Изделия также проверяются на виброустойчивость, работоспоспособность при экстремальных температурах и повышенной влажности. На фото электронный регулятор двигателя ПС-90, который только что достали из специальной низкотемпературной камеры, в которой он находился в течение нескольких часов при температуре -60^oC.

При создании двигателя ПД-8 принято решение использовать уже имеющиеся наработки по ПД-14. Нужен современный, недорогой, экономичный и надежный двигатель в кратчайшие сроки. Поэтому в процессе его разработки не предполагается создание новых критических технологий. В этом году в Рыбинске уже были проведены первые запуски газогенератора ПД-8, которые обеспечила аппаратура «ОДК-СТАР».

Совсем иной подход к созданию двигателя ПД-35. В этом году также был произведен успешный запуск газогенератора с использованием автоматики, гидромеханики, электроники и программного обеспечения «ОДК-СТАР». Но здесь надо понимать, что это не газогенератор будущего двигателя, а его прототип для отработки технологий. Дело в том, что ПД-35 это первая тема в стране за многие годы, которая началась не с опытно-конструкторских работ, а с глубоких научных исследований. Для  мотористов были сформулированы свои критические технологии, для разработчика САУ – свои.

«Мы активно работаем с научными институтами, много работаем в части поднятия уровня технологической компетенции на достаточно серьезный уровень, который можно будет применить и заложить в конструкцию будущего двигателя. Например, это высокотемпературные элементы, новые износостойкие покрытия, новые уплотнения, обеспечивающие герметичность, новые технологии разработки программного обеспечения, новые подходы к моделированию всех процессов, подходы к цифровым двойникам и так далее», –  говорит Сергей Остапенко.

Сейчас идет процесс изучения полученных результатов испытаний и доработки реализованных идей. Параллельно делаются агрегаты первого конструктивного лица для двигателя-демонстратора технологий. Речь о тех технологиях, которые лягут в основу серийного производства будущего двигателя. Перед предприятием стоит задача уже в следующем году эти агрегаты изготовить и совместно с коллегами с «ОДК-Авиадвигатель» и «ОДК-Пермские моторы» этот двигатель-демонстратор запустить.

Так, например, уже проектируются детали с применением бионического дизайна под аддитивные технологии. Аддитивные технологии активно внедряются не только в контуре ОДК-СТАР, но и всего ОДК. О созданном в корпорации «Центре аддитивных технологий», который занимается не только изготовлением опытных, но и серийных изделий, мы уже рассказывали в нашем специальном материале.

По словам генерального конструктора АО «ОДК-Авиадвигатель» Александра Александровича Иноземцева, для создания ПД-35 необходимо освоить 18 критических технологий.  И одна из них это высокоинтеллектуальная система управления. А такая высокоинтеллектуальная САУ, в свою очередь, требует освоения 14-16 внутренних критических технологий на «ОДК-СТАР». И здесь важно отметить, что в изделиях предприятия не используются импортные компоненты, все они отечественной разработки и производства.

«Мы этот вопрос для себя закрыли еще в начале нулевых годов после того, как намучились с американскими микросхемами, которые оказались невысокого качества. Так что не верьте в мифы, что там всё всегда супер. Во всех наших современных электронных блоках нет импортных микросхем в принципе. Если вам скажут, что современную авиационную электронику невозможно сделать на российской элементной базе, не верьте. Пусть приезжают в Пермь, мы научим», – замечает Сергей Остапенко.

При этом техническим заданием от разработчика двигателей определены очень серьезные  ресурсные показатели для САУ. Так, по ПД-14 – это 20000 часов работы до ремонта качающего узла, где идет механическое трение, и 40000 часов на все остальные агрегаты. Таких ресурсов в стране никогда не достигали. А для ПД-35 это, соответственно, 40000 часов – качающий узел и 80000 часов ресурс до первого ремонта всей остальной техники.

Но самый серьезный вызов – ETOPS 360. Это означает, что нужно обеспечить полет самолета с одной работающей силовой установкой над бесполётными зонами, арктическими, океаническими в течение 6 часов и гарантированное благополучное завершение полета. Это чрезвычайно высокие требования, но задача поставлена и здесь в Перми ее будут  решать.

И решение этой задачи лежит не только в повышении надежности агрегатов, но и в интеллектуализации систем. Производители все меньше и меньше смотрят в сторону механических систем управления, и всё больше делают упор на «мозги» – встроенные алгоритмы управления, которые принимают решения. А всяким рычагам, золотникам и другим механическим органам управления  оставляют лишь исполнительную функцию команд электроники. В свою очередь это открывает и новые возможности в разработке систем управления.

Продуктовый ряд: САУ ГТД гражданского назначения

«В сторону интеллектуализации продукции мы идем полным ходом. У нас сейчас в ПД-14 летает мат-модель двигателя. Она летает вместе с двигателем, т.е. мы знаем параметры двигателя по датчикам, и знаем параметры двигателя, по встроенной нами же в электронный блок модели. То есть имеем математическое описание этого объекта и смотрим, как это все вместе работает и как это все вместе существует. Или, например, в двигателе ПД-35 малоэмиссионная камера сгорания. Для того, чтобы управлять этой камерой сгорания, мы совместно с научными институтами разрабатываем математическую модель датчика эмиссии. Такого датчика пока физически не существует, а мы разрабатываем его математическую модель, которая построена на базе нейронной сети. Такой подход к разработке высокотехнологичных изделий это мировой тренд, мы за всеми этими тенденциями внимательно следим и пытаемся применить эти передовые методы для решения наших конкретных задач», – рассказывает Сергей Остапенко.

В заключение хочется упомянуть и ещё одно перспективное направление. Сегодня все чаще мы слышим об ускорении декарбонизации выбросов в атмосферу и переходе на электрические и гибридные силовые установки. И в рамках ОДК есть проекты по гибридным силовым установкам. О проектах гибридных авиационных силовых установок мы также рассказывали в одной из наших публикаций.  Этой перспективной темой также занимаются и на «ОДК-СТАР». И если сегодня САУ предприятия управляют количеством топлива и количеством воздуха,  то в будущем надо будет управлять дозированием не топлива, а электричества. С точки зрения реализации в аппаратуре, в датчиках, электронике и т.п. это совершенно другая задача, решение которой ещё впереди.  

фото автора